專利名稱：一種口小腔大薄壁零件的組合夾具及裝夾方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種車削加工的螺紋夾緊組合夾具，應(yīng)用于加工具有口小腔大特征的薄 壁零件中，可在加工同類零件中推廣使用。
背景技術(shù)：
在加工口小腔大、薄壁、易變形材質(zhì)的曲面腔體零件時(shí)，常規(guī)加工方法是設(shè)計(jì)專用 模具通過(guò)注塑或鑄造的方法成型，即使精密鑄造出來(lái)的零件在尺寸公差、表面粗糙度各方 面也不能達(dá)到較高精度。而且每加工一種零件就要設(shè)計(jì)一套模具，適用于批量生產(chǎn)的低精 度零件加工，對(duì)于高精度要求的小批量零件時(shí)則會(huì)費(fèi)時(shí)費(fèi)力、工程量巨大且達(dá)不到設(shè)計(jì)精 度。如果設(shè)計(jì)夾具將零件內(nèi)腔撐起進(jìn)行外形輪廓加工，由于零件內(nèi)腔具有“口小腔大”的特 點(diǎn)，若制作完全符合零件內(nèi)腔輪廓的心軸采用常規(guī)方法則無(wú)法放入其中；若心軸不完全符 合零件內(nèi)腔輪廓，由于零件壁薄，加上零件材質(zhì)易變形，心軸不能將內(nèi)腔完全撐起，零件內(nèi) 腔存在空隙的部分，刀具加工到空隙部分外形時(shí)，容易使內(nèi)腔變形，甚至將零件車破，造成 零件報(bào)廢，難以得到設(shè)計(jì)圖紙要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的技術(shù)解決問(wèn)題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種車床上用的螺紋夾緊 組合夾具及裝夾方法，使口小腔大零件在進(jìn)行外形加工過(guò)程中內(nèi)腔能夠得到完全的支撐， 裝夾找正方便，在加工過(guò)程中零件變形小，能保證零件的精密加工尺寸及形位公差。本發(fā)明的技術(shù)解決方案是一種口小腔大薄壁零件的組合夾具，包括螺紋錐度心 軸、米字花瓣脹胎和仿形組合心軸；仿形組合心軸的外形與待加工口小腔大薄壁零件內(nèi)腔的形狀一致，采用線切割加 工方式分成至少四瓣，加工時(shí)，將仿形組合心軸分瓣安裝在薄壁零件內(nèi)腔中；米字花瓣脹胎 的米字花瓣部分裝入仿形組合心軸的內(nèi)腔中，米字花瓣部分的內(nèi)腔為開(kāi)口縮小的錐形腔， 米字花瓣脹胎的外端裝夾部分加工有內(nèi)螺紋孔，上述各部分安裝完成后組成一個(gè)組合體； 螺紋錐度心軸通過(guò)其外端裝夾在車床上，螺紋錐度心軸的中部加工有與米字花瓣脹胎內(nèi)螺 紋相配合的外螺紋，前端為開(kāi)口縮小的錐形軸；將上述組合體通過(guò)米字花瓣脹胎的內(nèi)螺紋 孔旋入螺紋錐度心軸上，利用錐度配合將仿形組合心軸在薄壁零件內(nèi)腔中撐起，即可進(jìn)行 薄壁零件的外形加工。所述的仿形組合心軸分成四瓣時(shí)，首先采用線切割加工方式加工第一瓣，第一瓣 的截面為120°扇形，大小為仿形組合心軸的三分之一；然后對(duì)剩下部分從第一瓣扇形原 點(diǎn)開(kāi)始沿直徑方向左右切割仿形組合心軸最大直徑的1/2后，再向外進(jìn)行直角切割，形成 三瓣，其中第二、三瓣為對(duì)稱結(jié)構(gòu)，另一瓣稱為第四瓣。所述的仿形組合心軸的直徑尺寸比薄壁零件內(nèi)腔尺寸小0. 02 0. 05mm。所述的夾具材料為黃銅。一種口小腔大薄壁零件的組合夾具裝夾方法，步驟如下
第一步，首先將仿形組合心軸的第一瓣裝入口小腔大薄壁零件內(nèi)腔中，然后裝置 對(duì)稱的第二、三瓣，將前三瓣拼好后，向零件內(nèi)腔中推入第四瓣；第二步，將米字花瓣脹胎推入仿形組合心軸的內(nèi)腔中，組成一個(gè)組合體；第三步，將組合體利用螺紋方式旋入在機(jī)床上找正的螺紋錐度心軸上，利用錐度 配合將零件內(nèi)腔適當(dāng)撐起，即可進(jìn)行外形輪廓的加工。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比有益效果為(1)本發(fā)明解決了加工口小腔大薄壁零件類產(chǎn)品內(nèi)腔后，外形沒(méi)有裝夾部分無(wú)法 進(jìn)行后續(xù)加工的難題。加工時(shí)，仿形組合心軸完全符合零件內(nèi)腔輪廓，零件內(nèi)腔沒(méi)有中空部 分，能給零件提供相應(yīng)支撐，避免了刀具將薄壁零件車破的問(wèn)題。零件加工后，內(nèi)腔變形小， 平行度、同軸度、表面粗糙度以及厚度誤差可控制在很小的范圍內(nèi)，滿足設(shè)計(jì)的精度要求。(2)本發(fā)明通過(guò)螺紋錐度心軸和米字花瓣脹胎內(nèi)外螺紋旋入和錐度配合控制夾緊 力的大小，米字花瓣脹胎上有專門的適合扳手裝夾的凹槽(見(jiàn)附圖2)，可選用力矩扳手保 證夾緊力在適合范圍之內(nèi)。組合夾具在夾緊過(guò)程中的旋轉(zhuǎn)方向與對(duì)零件加工過(guò)程中的切削 力矩方向一致，在加工過(guò)程中不會(huì)出現(xiàn)松脫現(xiàn)象，使夾緊更可靠。(3)本發(fā)明材質(zhì)選擇上可選用機(jī)械加工中經(jīng)常用到的黃銅，材料容易準(zhǔn)備，夾具結(jié) 構(gòu)簡(jiǎn)單，容易制作，并且找正裝卸方便。


圖1為本發(fā)明的組合夾具加工零件圖示意圖；圖2為本發(fā)明的米字花瓣脹胎示意圖，其中加為主視圖，2b為左視圖，2c為立體 圖；圖3為本發(fā)明的螺紋錐度心軸示意圖，其中3a為主視圖，3b為立體圖；圖4為本發(fā)明的仿形組合心軸及切割方法示意圖；其中如為分瓣截面示意圖，4b 為主剖視圖，4c為立體圖；圖5為本發(fā)明實(shí)施例加工后口小腔大薄壁零件主剖視圖。
具體實(shí)施例方式薄壁零件是指壁厚不足其孔徑1/15的零件。本發(fā)明組合夾具適宜加工口小腔大、 薄壁、易變形材質(zhì)的曲面腔體零件。本發(fā)明組合夾具的設(shè)計(jì)方案，總的理念是把零件內(nèi)腔完全撐起來(lái)加工外形，既能 防止零件內(nèi)腔變形，也能防止加工外形時(shí)內(nèi)腔中空把零件車破。組合夾具由三部分組成，如 圖1所示，分別是螺紋錐度心軸1、米字花瓣脹胎2、仿形組合心軸3。仿形組合心軸3為分瓣 結(jié)構(gòu)，加工時(shí)，將仿形組合心軸3分瓣安裝在薄壁零件4內(nèi)腔中；米字花瓣脹胎2的米字花 瓣部分裝入仿形組合心軸3的內(nèi)腔中，米字花瓣部分的內(nèi)腔為開(kāi)口縮小的錐形腔如圖加、 2b所示，米字花瓣脹胎2的外端裝夾部分加工有內(nèi)螺紋孔，如圖2c所示，在米字花瓣脹胎 2的外端裝夾部分加工適合扳手裝夾的凹槽，可選用力矩扳手保證夾緊力在適合范圍之內(nèi)， 上述各部分安裝完成后組成一個(gè)組合體；螺紋錐度心軸1通過(guò)其外端夾持在車床上，螺紋 錐度心軸1的中部加工有與米字花瓣脹胎2內(nèi)螺紋相配合的外螺紋，前端為開(kāi)口縮小的錐 形軸，如圖3所示；將上述組合體通過(guò)米字花瓣脹胎2的內(nèi)螺紋孔旋入螺紋錐度心軸1上，要求夾緊過(guò)程中的旋轉(zhuǎn)方向與對(duì)零件加工過(guò)程中的切削力矩方向一致，利用錐度配合將仿 形組合心軸3在薄壁零件內(nèi)腔中撐起，即可進(jìn)行薄壁零件的外形加工。其中，仿形組合心軸3的外形是完全符合口小腔大薄壁零件內(nèi)腔的形狀，其形狀 可根據(jù)零件內(nèi)腔形狀的改變而做相應(yīng)改變。仿形組合心軸3要滿足將內(nèi)腔完全撐起來(lái)，切 割瓣數(shù)要選用最少，經(jīng)多次試驗(yàn)驗(yàn)證采用兩瓣，三瓣的切割方法均不能將仿形組合心軸3 各部分全部放入零件內(nèi)腔中，切割瓣數(shù)最少為四瓣。仿形組合心軸3切割方式上選擇線切 割加工。組合夾具的難點(diǎn)是仿形組合心軸如何裝入零件“ 口小腔大”的內(nèi)腔里，采用常規(guī)的 切割方法是無(wú)法將心軸全部放入零件內(nèi)腔中的。夾具設(shè)計(jì)巧妙之處在于仿形組合心軸3的 切割方法(見(jiàn)圖4仿形組合心軸及切割方法示意圖)。如圖4所示，當(dāng)仿形組合心軸3分成 四瓣時(shí)，首先采用線切割加工方式加工第一瓣31，第一瓣的截面為120°扇形，大小為仿形 組合心軸3的三分之一；然后對(duì)剩下部分從第一瓣扇形原點(diǎn)開(kāi)始沿直徑方向左右切割1/2 最大心軸直徑后，再向外進(jìn)行直角切割，形成三瓣，其中第二瓣32、第三瓣33為對(duì)稱結(jié)構(gòu)， 另一瓣稱為第四瓣；34。當(dāng)仿形組合心軸3為5瓣或者6瓣以上時(shí)，采用多種切法，例如將第一瓣120度均 分后沿徑向切成兩瓣或多瓣；或者將第四瓣沿第一瓣扇形原點(diǎn)徑向分成兩瓣等等方式。仿形組合心軸3與零件4的內(nèi)腔尺寸配合要高度一致，仿形組合心軸3直徑尺寸 要比零件4的內(nèi)腔尺寸小0. 02-0. 05mm，這樣才能使零件4易安裝在仿形組合心軸3上，并 保證一定的摩擦力而實(shí)現(xiàn)車削加工。若仿形組合心軸3與內(nèi)腔配合間隙過(guò)大，工件安裝后 因沒(méi)有足夠的摩擦力而導(dǎo)致工件無(wú)法與仿形組合心軸3同步旋轉(zhuǎn)，造成無(wú)法進(jìn)行外形輪廓 加工。組合夾具制作材料選擇上，由于要將零件內(nèi)腔撐起，因此夾具材料需要選擇具有 一定彈性形變特點(diǎn)的材料，如黃銅，既能滿足撐起要求，又能滿足加工需要。為保證仿形組合心軸四部分組合后滿足能放入“口小腔大”的零件內(nèi)腔里且把零 件完全撐起，仿形組合心軸3四瓣胎的裝入順序有著嚴(yán)格的要求，本發(fā)明一種口小腔大薄 壁零件的組合夾具裝夾方法，步驟具體如下第一步，首先將仿形組合心軸3的第一瓣31裝入口小腔大薄壁零件內(nèi)腔中，然后 裝置對(duì)稱的第二瓣32、第三瓣33，將前三瓣拼好后，向零件內(nèi)腔中推入第四瓣34 ；第二步，將米字花瓣脹胎2推入仿形組合心軸3的內(nèi)腔中，組成一個(gè)組合體；第三步，將組合體利用螺紋方式旋入在機(jī)床上找正的螺紋錐度心軸1上，利用錐 度配合將零件內(nèi)腔適當(dāng)撐起，即可進(jìn)行外形輪廓的加工。本發(fā)明的工作原理可簡(jiǎn)單的概括為車床主軸夾罐或三爪卡盤(pán)與螺紋錐度心軸的 末端相連接，進(jìn)行定位找正，按照夾具組合技巧通過(guò)螺紋旋緊錐度配合的方式將零件進(jìn)行 撐起、定位、裝夾后進(jìn)行后續(xù)加工。實(shí)施例本實(shí)施例零件圖如圖5所示，用于加工薄壁類的口小腔大曲面零件，零件材料為 聚四氟乙烯SBF-1，壁厚2mm，表面粗糙度要求為Ral. 6，內(nèi)腔公差要求均在0. Imm以內(nèi)。本實(shí)施例的加工工藝路線為鉆孔去余量——車內(nèi)腔——車外形(采用組合夾 具)。先在車床上一次裝夾鉆孔去除多余余量，然后用鏜孔刀加工零件內(nèi)腔，外形長(zhǎng)度留余量后切斷；將車床主軸夾罐或三爪卡盤(pán)與螺紋錐度心軸的末端相連接，進(jìn)行定位找正，按照 夾具組裝技巧通過(guò)螺紋旋緊錐度配合的方式將零件進(jìn)行撐起、定位、裝夾后進(jìn)行外形加工。在加工同一種產(chǎn)品時(shí)組合夾具可反復(fù)多次使用，減少了材料的消耗，提高了效率， 更為經(jīng)濟(jì)、合理。夾具一般可在數(shù)控車床上一次裝夾加工出來(lái)，不卸下就直接使用，或者經(jīng) 定位找正后使用，均能保證其端面跳動(dòng)、軸向跳動(dòng)與機(jī)床主軸性能一致。上面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的使用進(jìn)行了示例性描述，顯然本發(fā)明具體實(shí)現(xiàn)并不受上 述方式的限制，只要采用了本發(fā)明的方法構(gòu)思和技術(shù)方案進(jìn)行的各種非實(shí)質(zhì)性的改進(jìn)，或 未經(jīng)改進(jìn)將本發(fā)明的構(gòu)思和技術(shù)方案直接應(yīng)用于其他場(chǎng)合，都落入本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。本發(fā)明未詳細(xì)說(shuō)明部分屬于本領(lǐng)域技術(shù)人員公知常識(shí)。
權(quán)利要求
1.一種口小腔大薄壁零件的組合夾具，其特征在于包括螺紋錐度心軸(1)、米字花瓣 脹胎( 和仿形組合心軸(3)；仿形組合心軸(3)的外形與待加工口小腔大薄壁零件內(nèi)腔的形狀一致，采用線切割加 工方式分成至少四瓣，加工時(shí)，將仿形組合心軸C3)分瓣安裝在薄壁零件內(nèi)腔中；米字花瓣 脹胎O)的米字花瓣部分裝入仿形組合心軸(3)的內(nèi)腔中，米字花瓣部分的內(nèi)腔為開(kāi)口縮 小的錐形腔，米字花瓣脹胎O)的外端裝夾部分加工有內(nèi)螺紋孔，上述各部分安裝完成后 組成一個(gè)組合體；螺紋錐度心軸(1)通過(guò)其外端裝夾在車床上，螺紋錐度心軸(1)的中部加 工有與米字花瓣脹胎O)內(nèi)螺紋相配合的外螺紋，前端為開(kāi)口縮小的錐形軸；將上述組合 體通過(guò)米字花瓣脹胎O)的內(nèi)螺紋孔旋入螺紋錐度心軸(1)上，利用錐度配合將仿形組合 心軸( 在薄壁零件內(nèi)腔中撐起，即可進(jìn)行薄壁零件的外形加工。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種口小腔大薄壁零件的組合夾具，其特征在于所述的仿 形組合心軸(3)分成四瓣時(shí)，首先采用線切割加工方式加工第一瓣，第一瓣的截面為120° 扇形，大小為仿形組合心軸(3)的三分之一；然后對(duì)剩下部分從第一瓣扇形原點(diǎn)開(kāi)始沿直 徑方向左右切割仿形組合心軸最大直徑的1/2后，再向外進(jìn)行直角切割，形成三瓣，其中第 二、三瓣為對(duì)稱結(jié)構(gòu)，另一瓣稱為第四瓣。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種口小腔大薄壁零件的組合夾具，其特征在于所述 的仿形組合心軸(3)的直徑尺寸比薄壁零件內(nèi)腔尺寸小0.02 0.05mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種口小腔大薄壁零件的組合夾具，其特征在于所述的夾 具材料為黃銅。
5.一種口小腔大薄壁零件的組合夾具裝夾方法，其特征在于步驟如下第一步，首先將仿形組合心軸(3)的第一瓣裝入口小腔大薄壁零件內(nèi)腔中，然后裝置 對(duì)稱的第二、三瓣，將前三瓣拼好后，向零件內(nèi)腔中推入第四瓣；第二步，將米字花瓣脹胎(2)推入仿形組合心軸(3)的內(nèi)腔中，組成一個(gè)組合體；第三步，將組合體利用螺紋方式旋入在機(jī)床上找正的螺紋錐度心軸(1)上，利用錐度 配合將零件內(nèi)腔適當(dāng)撐起，即可進(jìn)行外形輪廓的加工。
全文摘要
一種口小腔大薄壁零件的組合夾具及裝夾方法，所述的夾具中的仿形組合心軸的外形與待加工口小腔大薄壁零件內(nèi)腔的形狀一致，采用線切割加工方式分成至少四瓣，加工時(shí)，將仿形組合心軸分瓣安裝在薄壁零件內(nèi)腔中；米字花瓣脹胎的米字花瓣部分裝入仿形組合心軸的內(nèi)腔中，米字花瓣部分的內(nèi)腔為開(kāi)口縮小的錐形腔，米字花瓣脹胎的外端裝夾部分加工有內(nèi)螺紋孔，上述各部分安裝完成后組成一個(gè)組合體；螺紋錐度心軸通過(guò)其外端裝夾在車床上，螺紋錐度心軸的中部加工有與米字花瓣脹胎內(nèi)螺紋相配合的外螺紋，前端為開(kāi)口縮小的錐形軸；將上述組合體通過(guò)米字花瓣脹胎的內(nèi)螺紋孔旋入螺紋錐度心軸上，利用錐度配合將仿形組合心軸在薄壁零件內(nèi)腔中撐起，即可進(jìn)行薄壁零件的外形加工。
文檔編號(hào)B23Q3/00GK102126140SQ201010617990
公開(kāi)日2011年7月20日 申請(qǐng)日期2010年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月22日
發(fā)明者姚建華, 栗景龍, 王進(jìn) 申請(qǐng)人:北京遙測(cè)技術(shù)研究所, 航天長(zhǎng)征火箭技術(shù)有限公司